基于STM32的语音导览系统的设计（2） 优先级, 语音, 程序

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3.1.3 外部中断的初始化
外部中断初始化中主要完成的工作是设置I/O口与中断线的对应关系、开启与该I/O口对应的线上中断/事件以及设置中断的触发条件、配置中断分组并使能中断。本设计中，将强制停止键连接到的PA.0 口对应的中断触发条件设置为上升沿触发，对应的中断优先级最高;其余按键连接的I/O口对应的中断触发条件都设置为下降沿触发。把所有的中断都分配到第二组，把所有按键的次优先级设置成一样，而抢占优先级不同。其中，几个放音键连接的I/O口对应的中断共用一个中断服务程序，也就是多个中断线上的中断共用一个中断服务函数，在该中断服务程序里先对进入中断的信号进行区分(通过中断输入I/O口上的电平判断)，再分别处理。
3.1.4 SPI模块的初始化
本设计中，通过对CR1寄存器的设置，将SPI1模块设置成全双工模式、软件NSS管理、主机模式、8 b MSB数据格式，并且把SPI1的波特率设置成了最低(281.25 kHz，为系统时钟的256分频)，其中最重要的是SPI模块输出串行同步时钟极性和相位的配置，SPI主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。最后，发送0xff启动传输。
根据ISD4004 不同相位下的SPI 总线传输时序和SPI操作时序关系，要想实现STM32和ISD4004之间的SPI通信，须将其控制位CPHA和CPOL都设置为1。
3.2 SPI控制功能软件实现
3.2.1 SPI1读写字节函数
在读数据时，接收到的数据被存放在一个内部的接收缓冲器中;在写数据时，在被发送之前，数据将首先被存放在一个内部的发送缓冲器中。对SPI_DR寄存器的读操作，将返回接收缓冲器的内容;写入SPI_DR寄存器的数据将被写入发送缓冲器中。
SPI_SR是16位状态寄存器，它的最低位为RXNE，该位为0则接收缓冲为空，为1则接收缓冲非空;SPI_SR的次低位为TXE，该位为0说明发送缓冲非空，为1则发送缓冲为空。不断地查询发送/接收缓冲区是否为空，进而实现数据的有序发送和接收。
3.2.2 发送指令函数
首先，语音芯片ISD4004有如下操作规则：
(1)串行外设接口，SPI协议设定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK下降沿动作，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。
(2)上电顺序，器件延时TPUD(8 kHz采样时，约为25 ms)后才能开始操作。因此，用户发完上电指令后，必须等待TPUD，才能发出下一条操作指令。
例如，从00处放音，应遵循如下时序：
① 发POWER UP命令;
② 等待TPUD(上电延时);
③ 发地址值为00的SET PLAY命令;
④ 发PLAY命令。
器件会从00地址开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音。
如果从00处录音，则按以下时序：
① 发POWER UP指令;
② 等待TPUD(上电延时);
③ 发POWER UP命令;
④ 等待2倍TPUD;
⑤ 发地址值为00的SET REC命令;
⑥ 发REC命令。
器件便从00地址开始录音，一直到出现OVF(存储器末尾)时，录音停止。
3.3 中断服务程序
录音中断服务程序流程如图5 所示。它实现的功能是在一次长按录音键时，将一个景点的语音信息录入ISD4004中以预先设定的起始地址存储空间中，松开录音键后，本景点语音内容录音停止。每个景点的导览语音存储的位置，以其起始地址为标示。起始地址的安排根据每段语音的长度决定。每个景点语音录音时需保持录音按键锁下不松开，直至本段景点语音录音结束。
景点语音播放中断服务程序流程如图6 所示。系统在获得RFID读卡器的中断申请之后，根据读卡器接口协议，MCU经SPI2接口接收到读卡器传来的数据信息，分析出RFID所含的ID信息内容，并根据ID所对应的景点位置，即原设置的景点语音首地址，将此首地址发送到ISD4004 芯片组，并发送放音命令，即可实现对应景点事先录制好的导览语音自动播放。开始播放语音信息期间，ISD4004 的I-N-T- 端连接到了STM32 的I/O口上，不断查询它的状态。当这段语音信息放完时，语音芯片ISD4004的I-N-T- 端会置低，由此发送停止播放指令，则实现播音结束，并等待下一个RFID信息的输入和读卡器中断申请。




4 系统调试测试结果
4.1 录放音模块调试
对于录音模块功能的测试，采用如下的办法：对着麦克风进行放音，用示波器观察语音芯片的输入引脚是否有信号。在语音芯片输入引脚检测到信号，如图7(a)所示。
在成功录入语音后，发送放音指令在语音芯片输出引脚得到如图7(b)所示波形。


4.2 SPI模块调试
在录音电路正确后，发送放音指令，在芯片对应SPI1模块功能的引脚端，可以在示波器上看到正确的时序，如图8所示。
图8(a)是片选和时钟信号输出;图8(b)和(c)分别是不停地发送0×55，在STM32 SPI1的数据发送端MOSI和数据接收端MISO得到的波形，与实际相符。




5 结论
本文提出的系统结构简单、实用可靠，特别适用于山区自然景点的有轨旅游列车项目等，因而该系统具有很好的实用价值。可用于复杂环境下的语音导览系统实现结构，详细介绍了系统主要功能模块的实现技术和调试实验结果。